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第7章：指针与结构体

学习目标

  • 理解指针与内存地址的意义
  • 使用 struct 组织数据与嵌套
  • 熟悉标签与序列化需求
  • 掌握零值友好的设计

章节提纲

  • 指针获取与解引用，new vs 取址符
  • struct 字面量、字段命名/导出规则
  • 嵌套与匿名字段（轻量继承）
  • 结构体标签与 json 序列化
  • 零值可用设计与构造函数习惯

指针基础

  • 取地址 &x，解引用 *p；指针存放的是变量地址。
  • new(T) 返回 *T，字段为零值；&T{} 也返回指针，更常见且可内联初始化。
  • 传指针以便函数修改调用方数据，或避免拷贝大对象；但不要过度使用。

示例：

func increment(p *int) { *p++ }

func demo() {
	x := 1
	increment(&x)        // x 变 2
	y := new(int)        // *int，值为 0
	fmt.Println(*y)      // 0
	z := &Point{X: 3, Y: 4}
	fmt.Println(z.X, z.Y)
}

结构体与字段导出

  • 字段名大写表示导出，可被其他包访问；小写仅包内可见。
  • 结构体字面量：按字段名初始化更清晰：User{Name: "Alice", Age: 20}
  • 零值可用：让未初始化的结构体也处于合理状态，减少 panic。

示例：

type User struct {
	Name string
	Age  int
	Tags []string
}

func (u *User) AddTag(tag string) {
	u.Tags = append(u.Tags, tag) // 零值的切片可直接 append
}

// 对比值接收者与指针接收者
func (u User) AddTag1(tag string) {
	u.Tags = append(u.Tags, tag) // 改的是副本，调用方看不到新增
}

func (u *User) ChangeName(name string) {
	u.Name = name // 改指针，调用方被修改
}

func (u User) ChangeName1(name string) {
	u.Name = name // 改副本，调用方不变
}

// 值接收者但修改底层切片元素：若 Tags 共享同一底层数组，会影响调用方
func (u User) MutateTag0(newTag string) {
	if len(u.Tags) == 0 {
		return
	}
	u.Tags[0] = newTag // 修改切片底层数据
}

指针接收者也可在 nil 上调用

  • 方法调用是语法糖：u.ChangeName("x") 会被编译器改写成 (*User).ChangeName(u, "x")，所以即便 u 是 nil 也能“调用”到方法。
  • 能否正常运行取决于方法体是否解引用了 u：只要不访问字段或 *u，就不会 panic。

示例：

func (u *User) IsNil() bool {
	return u == nil
}

func (u *User) SafeAddTag(tag string) {
	if u == nil {
		return
	}
	u.Tags = append(u.Tags, tag)
}

嵌套与匿名字段

  • 结构体可以包含其他结构体，形成组合。
  • 匿名字段（嵌入）可把内部字段“提升”到外层，形成轻量继承。
  • 对比 Java：Go 没有类继承/父子层级，也没有构造器或重载；组合优先于继承，通过嵌入和接口实现代码复用与解耦。
  • Go 的设计目标是简单可组合：嵌入只是一种语法糖，避免深层继承带来的耦合与脆弱基类问题；接口是隐式实现，减少样板代码。

示例：

type Audit struct {
	CreatedAt time.Time
	UpdatedAt time.Time
}

type Profile struct {
	User  // 匿名字段，提升 Name/Age
	Audit // 冲突时需通过具体字段访问
	Bio   string
}

func demoEmbed() {
	p := Profile{
		User: User{Name: "Bob", Age: 30},
		Bio:  "Gopher",
	}
	fmt.Println(p.Name)        // 提升访问
	p.User.Age = 31            // 也可显式访问
	p.UpdatedAt = time.Now()   // 来自 Audit

    p.AddTag("tag1")
    p.AddTag1("tag2")

    fmt.Println(p.Tags)     //["tag1"] 
}

结构体标签与 JSON 序列化

  • 标签用反引号放在字段后：json:"name,omitempty"。
  • omitempty 在零值时省略；- 表示忽略。
  • 注意导出字段才能被 encoding/json 访问。

示例：

type Post struct {
	ID      int       `json:"id"`
	Title   string    `json:"title"`
	Content string    `json:"content,omitempty"`
	private string    `json:"private,omitempty"` // 不导出，序列化不到
	Created time.Time `json:"created_at"`
}

func marshalDemo() {
	p := Post{ID: 1, Title: "Hello"}
	b, _ := json.Marshal(p)
	fmt.Println(string(b)) // {"id":1,"title":"Hello","created_at":"..."}
}

零值友好与构造函数

  • 让零值可直接使用：切片/map默认 nil，可用 append 或延迟初始化。
  • 提供构造函数封装必需字段校验：func NewUser(name string) (*User, error)
  • 避免过度使用 setters；直接导出字段或提供方法做校验。

示例：

type Config struct {
	Addr string
	Tags map[string]string
}

func NewConfig(addr string) (*Config, error) {
	if addr == "" {
		return nil, errors.New("addr required")
	}
	return &Config{Addr: addr}, nil // Tags 先为 nil，按需初始化
}

func (c *Config) SetTag(k, v string) {
	if c.Tags == nil {
		c.Tags = make(map[string]string)
	}
	c.Tags[k] = v
}

小练习

  1. 定义 Product，包含 ID、Name、价格 PriceCents，添加 json 标签并实现 Discount(percent int) 方法。
  2. 定义 Employee，嵌入 User 和 Audit，增加字段 Title，演示字段提升与冲突处理。
  3. 写一个构造函数 NewPost(title string, content string) (*Post, error)，要求标题非空、内容可选，并补全 JSON 标签。